溶劑淬取應用於碳電極鈣鈦礦太陽能電池
針對最具商業化潛力之碳電極元件研發出更穩定且更高效能之鈣鈦礦晶體，我們利用溶劑淬取結合慢速長晶法 (Solvent-extraction crystal growth, SECG)，將鈣鈦礦/NMP溶液(40 %)先滴在由二氧化鈦/氧化鋁/碳電極組合成的元件上，先在70 °C加熱10分鐘使鈣鈦礦溶液充分滲透，然後再將此元件在室溫下浸泡乙醚30分鐘完成溶劑淬取，最後再藉由調控結晶環境之溫度及濕度(humidity 50 % at 25 °C)，使晶體緩慢成長100小時以上，增進鈣鈦礦晶體間的連結性與介觀孔洞的覆蓋率。相較於傳統一步法或二步製成的元件，慢速長晶法的元件效能可高達12 %超過5000小時。電荷傳導與激態緩解動力學則由時間相關單光子計數技術(TCSPC)所取得的瞬態螢光衰減的來完成，激發與放光波長分別為635 nm以及770 nm。
* C.-Y. Chan, Y. Wang, G.-W. Wu and E. W. G. Diau, “Solvent-extraction crystal growth for highly efficient carbon-based mesoscopic perovskite solar cells free of hole conductors”, J. Mater. Chem. A 4, 3872 (2016).
鈣鈦礦太陽能電池奈秒瞬態紅外光譜動力學
利用奈秒時間解析紅外光譜的技術，我們針對n-i-p平面結構的鈣鈦礦太陽能電池做了光譜動力學的基礎量測，激發光的波長在532 nm，吸收光譜的範圍在1100-1700 cm-1的紅外光區。我們同時發現了光激發鈣鈦礦材料在導帶電子的intraband躍遷訊號，且在鈣鈦礦基態紅外吸收光譜附近的Fano 共振現象，並且首次觀測到電洞傳輸層spiro-OMeTAD在~1485 cm−1附近的正離子訊號，此正離子的生命期為1.0 微秒，與文獻上報導在bulk的生命期比起來短了許多，因此我們將此動力行為歸因於界面電荷再復合的直接證據。我們觀測到的intraband躍遷以及Fano 共振的時間都非常短，大概在儀器的解析度(~80 ns)範圍內，反映出在鈣鈦礦內的電子復合是非常快速的，與文獻的報導一致，因此我們的瞬態紅外光譜結果提供鈣鈦礦太陽能電池電荷傳導動力學的重要證據。
* S. Narra, C.-C. Chung, E. W. G. Diau and S. Shigeto “Simultaneous Observation of an Intraband Transition and Distinct Transient Species in the Infrared Region for Perovskite Solar Cells”, J. Phys. Chem. Lett. 7, 2450 (2016).